CN112799592A - 一种多命名空间的分配方法、装置、设备及可读介质 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多命名空间的分配方法，包括以下步骤：基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块；若是待创建命名空间容量不大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及基于新的已分配区间块和新的空闲区间块更新链表。本发明还公开了一种多命名空间的分配装置、计算机设备和可读存储介质。本发明采用动态分配的方式为命名空间划分固态硬盘的空间，删除命名空间将空间合并，避免固态硬盘的空间浪费，提高供给用户使用的空间，提升固态硬盘的竞争力。

Description

一种多命名空间的分配方法、装置、设备及可读介质
技术领域
本发明涉及存储技术领域，尤其涉及一种多命名空间的分配方法、装置、设备及可读介质。
背景技术
在存储应用场景中，可能会将不用业务的数据保存在同一块固态硬盘上，为保障不同业务之间的独立性以及数据的安全不会相互混淆，需要将一个固态硬盘划分成不同的命名空间，分别处理不同的业务。通常的处理方法是将整个固态硬盘划分成若干个固定的大小的块，每个命名空间中根据设置的命名空间大小决定包含块的个数，计算方法为：块的个数＝(命名空间大小+块的大小-1)/块的大小。
通常的实现方式会造成固态硬盘空间的浪费，每个命名空间浪费的空间取决于划分的块的大小，固态硬盘容量越大，划分的单个块的大小会跟随着变大，浪费的空间就越多。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种多命名空间的分配方法、装置、设备及可读介质，采用动态分配的方式为命名空间划分固态硬盘的空间，创建多命名空间动态分配，删除命名空间将空间合并，避免固态硬盘的空间浪费，提高供给用户使用的空间，提升固态硬盘的竞争力。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种多命名空间的分配方法，包括以下步骤：基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块；若是待创建命名空间容量不大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及基于新的已分配区间块和新的空闲区间块更新链表。
在一些实施方式中，还包括：若是待创建命名空间容量大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块划分到新的已分配区间块，并进一步判断待创建命名空间容量与第一区间块之差是否大于第二区间块；若是待创建命名空间容量与第一区间块之差不大于第二区间块，将第二区间块基于待创建命名空间与第一区间块之差分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块。
在一些实施方式中，还包括：响应于接收到主机删除命名空间命令，将待删除命名空间对应的已分配区间块释放以生成新的空闲区间块；判断新的空闲区间块相邻地址的区间块中是否包括空闲区间块；若是新的空闲区间块相邻地址的区间块中包括空闲区间块，将二者合并为新的空闲区间块。
在一些实施方式中，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：响应于固态硬盘初始化，确认未创建命名空间，已分配区间块为空，空闲区间块为整个固态硬盘；基于空闲区间块的起始地址、结束地址、上一区间块指针、下一区间块指针创建链表。
在一些实施方式中，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：基于预设字节将固态硬盘的存储空间均分为若干虚拟LBA，以虚拟LBA为基本单位获取已分配区间块信息和空闲区间块信息，并基于已分配区间块信息和空间区间块信息创建链表；
响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块包括：响应于接收到主机创建命名空间命令，将待创建命名空间容量转化为以虚拟LBA为基本单位，并基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块。
在一些实施方式中，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块包括：将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；新的已分配区间块等于待创建命名空间容量，新的空闲区间块为待创建命名空间容量与第一区间块之差；删除第一区间块，并将新的空闲区间块设置为第一区间块。
在一些实施方式中，还包括：响应于接收固态硬盘下电命令，保存链表的数据；响应于固态硬盘上电，读取链表的数据，并基于链表的数据恢复链表。
本发明实施例的另一方面，还提供了一种多命名空间的分配装置，包括：初始模块，配置用于基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；判断模块，配置用于响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块；分配模块，配置用于若是待创建命名空间容量不大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及更新模块，配置用于基于新的已分配区间块和新的空闲区间块更新链表。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机设备，包括：至少一个处理器；以及存储器，存储器存储有可在处理器上运行的计算机指令，指令由处理器执行时实现上述方法的步骤。
本发明实施例的再一方面，还提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有被处理器执行时实现如上方法步骤的计算机程序。
本发明具有以下有益技术效果：采用动态分配的方式为命名空间划分固态硬盘的空间，创建多命名空间动态分配，删除命名空间将空间合并，避免固态硬盘的空间浪费，提高供给用户使用的空间，提升固态硬盘的竞争力。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的实施例。
图1为本发明提供的多命名空间的分配方法的实施例的示意图；
图2为本发明提供的多命名空间的分配装置的实施例的示意图；
图3为本发明提供的计算机设备的实施例的示意图；
图4为本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了多命名空间的分配方法的实施例。图1示出的是本发明提供的多命名空间的分配方法的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下步骤：
S01、基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；
S02、响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块；
S03、若是待创建命名空间容量不大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及
S04、基于新的已分配区间块和新的空闲区间块更新链表。
在本实施例中，在创建命名空间namespace时，将整个固态硬盘SSD空间动态划分成不同大小的区间块来构成命名空间的容量；在删除命名空间时，将其中包含的区间块释放，并动态的合并相邻且地址连续的区间块，使得区间块在释放后，动态分配的多个连续的块合并成一个完整的区间块，减少碎片。其中，区间块的基本单位为虚拟LBA，虚拟LBA(Virtual Logical Block Address，虚拟逻辑区块地址)是将固态硬盘整个存储空间按照预设字节大小，如4096或512个字节划分为若干个虚拟LBA，虚拟LBA数目为固态硬盘存储空间容量与虚拟LBA大小的比值。固态硬盘按照虚拟LBA管理读写请求，当存在多个命名空间时，由于每个命名空间都拥有独立的LBA(Logical Block Address，逻辑区块地址)，因此需要固态硬盘处理LBA与虚拟LBA的转换。
在本实施例中，定义描述空闲区间块的结构体：定义start_vlba用于指示本块的起始vlba地址；定义end_vlba用于指示本块的结束vlba地址；定义size用于指示本块的大小，vlba的个数与vlba的大小的乘积；定义prev_block用于指向上一个区间块的指针；定义next_block用于指向下一个区间块的指针。
在本实施例中，定义保存空闲区间块信息的结构体：定义start_vlba用于指示本块的起始vlba地址；定义end_vlba用于指示本块的结束vlba地址；定义size用于指示本块的大小，vlba的个数与vlba的大小的乘积。
在本实施例中，定义描述已分配区间块的结构体：start_vlba用于指示本块的起始vlba地址；定义end_vlba用于指示本块的结束vlba地址；定义node_lba用于指示按照start_vlba升序原则排布在本块之前的所有块的大小的总和。
在本发明的一些实施例中，还包括：若是待创建命名空间容量大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块划分到新的已分配区间块，并进一步判断待创建命名空间容量与第一区间块之差是否大于第二区间块；若是待创建命名空间容量与第一区间块之差不大于第二区间块，将第二区间块基于待创建命名空间与第一区间块之差分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块。
在本实施例中，命名空间所需要的区间块，从空闲区间块的链表中查找，若第一个块的小于命名空间的容量，则将此块的信息填入已分配区间块数组的第一个元素中，删除该并继续查找下一个空闲块并将两者的大小相加，判断是否满足命名空间的容量，以此类推，直到满足为止。在更新命名空间对应的已分配区间块数组的值时，按照以下方式计算：定义start_vlba的值为当前块的start_vlba；定义end_vlba的值为当前start_vlba+namespace占用该块的大小-1；定义node_lba的值为上一个块的node_lba+上一个块的size。
在本发明的一些实施例中，还包括：响应于接收到主机删除命名空间命令，将待删除命名空间对应的已分配区间块释放以生成新的空闲区间块；判断新的空闲区间块相邻地址的区间块中是否包括空闲区间块；若是新的空闲区间块相邻地址的区间块中包括空闲区间块，将二者合并为新的空闲区间块。
在本发明的一些实施例中，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：响应于固态硬盘初始化，确认未创建命名空间，已分配区间块为空，空闲区间块为整个固态硬盘；基于空闲区间块的起始地址、结束地址、上一区间块指针、下一区间块指针创建链表。
在本实施例中，创建一个链表用来管理空闲的虚拟LBA区间块，链表按照start_vlba升序原则排列。在没有创建任何一个命名空间前，只有一个区间块，即起始虚拟LAB为0，大小为整个SSD存储空间的区间块。
在本实施例中，当仍有剩余空闲的区间块时，链表头的next_block指向第一个空闲的区间块，链表尾的next_block指向空地址。
在本实施例中，当SSD全部空间分配完毕后，链表头的block指向链表尾，链表尾的next_block指向空地址。以设置命名空间最大支持个数为X(X>1)为例，则可推算出最多会出现(X+1)个空闲区间块，因此可分配一个长度为(X+1)的数组，用于记录所有空闲区间块的信息，并在SSD下电时保存该数据，上电时，读取该数据，并恢复管理链表。
在本发明的一些实施例中，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：基于预设字节将固态硬盘的存储空间均分为若干虚拟LBA，以虚拟LBA为基本单位获取已分配区间块信息和空闲区间块信息，并基于已分配区间块信息和空间区间块信息创建链表；响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块包括：响应于接收到主机创建命名空间命令，将待创建命名空间容量转化为以虚拟LBA为基本单位，并基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块。
在本实施例中，以命名空间支持的最大个数为X(X>1)个为例，则可推算出单个命名空间中包含的区间块最多有(X-1)个，因此为每个命名空间分配一个长度为(X-1)的数组，用于记录所包含的各已分配区间块的信息，在固态硬盘下电时保存该信息，下次上电时，读取该信息，用于主机下发的用户LBA与固态硬盘的虚拟LBA之间的转换。当主机LBA下发至某个命名空间时，首先以node_lba作为关键值与LBA比对，利用二分法查找该LBA落在哪个区间块，然后计算LBA与node_lba的差值，将差值与start_vlba相加便得到与主机LBA对应的虚拟LBA，实现LBA到VLBA的转换。
在本发明的一些实施例中，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块包括：将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；新的已分配区间块等于待创建命名空间容量，新的空闲区间块为待创建命名空间容量与第一区间块之差；删除第一区间块，并将新的空闲区间块设置为第一区间块。
在本实施例中，命名空间所需要的区间块，从空闲区间块的链表中查找，若找到的第一个区间块大于命名空间容量，则将该空闲块分割，剩余的部分形成一个新的空闲块，并将新的空闲块插入到当前块的后面，然后将当前块从链表中删除。在更新命名空间对应的已分配区间块数组的值时，按照以下方式计算：定义start_vlba的值为当前块的start_vlba；定义end_vlba的值为当前start_vlba+namespace占用该块的大小-1；定义node_lba的值为上一个块的node_lba+上一个块的size。
在本发明的一些实施例中，还包括：响应于接收固态硬盘下电命令，保存链表的数据；响应于固态硬盘上电，读取链表的数据，并基于链表的数据恢复链表。
需要特别指出的是，上述多命名空间的分配方法的各个实施例中的各个步骤均可以相互交叉、替换、增加、删减，因此，这些合理的排列组合变换之于多命名空间的分配方法也应当属于本发明的保护范围，并且不应将本发明的保护范围局限在实施例之上。
基于上述目的，本发明实施例的第二个方面，提出了一种多命名空间的分配装置。图2示出的是本发明提供的多命名空间的分配装置的实施例的示意图。如图2所示，本发明实施例包括如下模块：初始模块S11，配置用于基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；判断模块S12，配置用于响应于接收到主机创建命名空间命令，基于链表判断待创建命名空间容量是否大于空闲区间块中第一区间块；分配模块S13，配置用于若是待创建命名空间容量不大于空闲区间块中第一区间块，将第一区间块基于待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及更新模块S14，配置用于基于新的已分配区间块和新的空闲区间块更新链表。
基于上述目的，本发明实施例的第三个方面，提出了一种计算机设备。图3示出的是本发明提供的计算机设备的实施例的示意图。如图3所示，本发明实施例包括如下装置：至少一个处理器S21；以及存储器S22，存储器S22存储有可在处理器上运行的计算机指令S23，指令由处理器执行时实现以上方法的步骤。
本发明还提供了一种计算机可读存储介质。图4示出的是本发明提供的计算机可读存储介质的实施例的示意图。如图4所示，计算机可读存储介质存储S31有被处理器执行时执行如上方法的计算机程序S32。
最后需要说明的是，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，可以通过计算机程序来指令相关硬件来完成，多命名空间的分配方法的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，程序的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(ROM)或随机存储记忆体(RAM)等。上述计算机程序的实施例，可以达到与之对应的前述任意方法实施例相同或者相类似的效果。
此外，根据本发明实施例公开的方法还可以被实现为由处理器执行的计算机程序，该计算机程序可以存储在计算机可读存储介质中。在该计算机程序被处理器执行时，执行本发明实施例公开的方法中限定的上述功能。
此外，上述方法步骤以及系统单元也可以利用控制器以及用于存储使得控制器实现上述步骤或单元功能的计算机程序的计算机可读存储介质实现。
本领域技术人员还将明白的是，结合这里的公开所描述的各种示例性逻辑块、模块、电路和算法步骤可以被实现为电子硬件、计算机软件或两者的组合。为了清楚地说明硬件和软件的这种可互换性，已经就各种示意性组件、方块、模块、电路和步骤的功能对其进行了一般性的描述。这种功能是被实现为软件还是被实现为硬件取决于具体应用以及施加给整个系统的设计约束。本领域技术人员可以针对每种具体应用以各种方式来实现的功能，但是这种实现决定不应被解释为导致脱离本发明实施例公开的范围。
在一个或多个示例性设计中，功能可以在硬件、软件、固件或其任意组合中实现。如果在软件中实现，则可以将功能作为一个或多个指令或代码存储在计算机可读介质上或通过计算机可读介质来传送。计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质，该通信介质包括有助于将计算机程序从一个位置传送到另一个位置的任何介质。存储介质可以是能够被通用或专用计算机访问的任何可用介质。作为例子而非限制性的，该计算机可读介质可以包括RAM、ROM、EEPROM、CD-ROM或其它光盘存储设备、磁盘存储设备或其它磁性存储设备，或者是可以用于携带或存储形式为指令或数据结构的所需程序代码并且能够被通用或专用计算机或者通用或专用处理器访问的任何其它介质。此外，任何连接都可以适当地称为计算机可读介质。例如，如果使用同轴线缆、光纤线缆、双绞线、数字用户线路(DSL)或诸如红外线、无线电和微波的无线技术来从网站、服务器或其它远程源发送软件，则上述同轴线缆、光纤线缆、双绞线、DSL或诸如红外线、无线电和微波的无线技术均包括在介质的定义。如这里所使用的，磁盘和光盘包括压缩盘(CD)、激光盘、光盘、数字多功能盘(DVD)、软盘、蓝光盘，其中磁盘通常磁性地再现数据，而光盘利用激光光学地再现数据。上述内容的组合也应当包括在计算机可读介质的范围内。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多命名空间的分配方法，其特征在于，包括以下步骤：
基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；
响应于接收到主机创建命名空间命令，基于所述链表判断待创建命名空间容量是否大于所述空闲区间块中第一区间块；
若是待创建命名空间容量不大于所述空闲区间块中第一区间块，将所述第一区间块基于所述待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及
基于所述新的已分配区间块和所述新的空闲区间块更新所述链表。
2.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，还包括：
若是待创建命名空间容量大于所述空闲区间块中第一区间块，将所述第一区间块划分到新的已分配区间块，并进一步判断所述待创建命名空间容量与所述第一区间块之差是否大于第二区间块；
若是所述待创建命名空间容量与所述第一区间块之差不大于第二区间块，将所述第二区间块基于所述待创建命名空间与所述第一区间块之差分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块。
3.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，还包括：
响应于接收到主机删除命名空间命令，将待删除命名空间对应的已分配区间块释放以生成新的空闲区间块；
判断所述新的空闲区间块相邻地址的区间块中是否包括空闲区间块；
若是所述新的空闲区间块相邻地址的区间块中包括空闲区间块，将二者合并为新的空闲区间块。
4.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：
响应于固态硬盘初始化，确认未创建命名空间，已分配区间块为空，空闲区间块为整个固态硬盘；
基于所述空闲区间块的起始地址、结束地址、上一区间块指针、下一区间块指针创建链表。
5.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表包括：基于预设字节将固态硬盘的存储空间均分为若干虚拟LBA，以所述虚拟LBA为基本单位获取已分配区间块信息和空闲区间块信息，并基于所述已分配区间块信息和所述空间区间块信息创建链表；
响应于接收到主机创建命名空间命令，基于所述链表判断待创建命名空间容量是否大于所述空闲区间块中第一区间块包括：响应于接收到主机创建命名空间命令，将待创建命名空间容量转化为以虚拟LBA为基本单位，并基于所述链表判断所述待创建命名空间容量是否大于所述空闲区间块中第一区间块。
6.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，将所述第一区间块基于所述待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块包括：
将所述第一区间块基于所述待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；
所述新的已分配区间块等于所述待创建命名空间容量，所述新的空闲区间块为所述待创建命名空间容量与所述第一区间块之差；
删除所述第一区间块，并将所述新的空闲区间块设置为第一区间块。
7.根据权利要求1所述的多命名空间的分配方法，其特征在于，还包括：
响应于接收固态硬盘下电命令，保存所述链表的数据；
响应于固态硬盘上电，读取所述链表的数据，并基于所述链表的数据恢复链表。
8.一种多命名空间的分配装置，其特征在于，包括：
初始模块，配置用于基于已分配区间块信息和空闲区间块信息创建链表；
判断模块，配置用于响应于接收到主机创建命名空间命令，基于所述链表判断待创建命名空间容量是否大于所述空闲区间块中第一区间块；
分配模块，配置用于若是待创建命名空间容量不大于所述空闲区间块中第一区间块，将所述第一区间块基于所述待创建命名空间容量分割为新的已分配区间块和新的空闲区间块；以及
更新模块，配置用于基于所述新的已分配区间块和所述新的空闲区间块更新所述链表。
9.一种计算机设备，其特征在于，包括：
至少一个处理器；以及
存储器，所述存储器存储有可在所述处理器上运行的计算机指令，所述指令由所述处理器执行时实现1-7任意一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1-7任意一项所述方法的步骤。
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